Кристаллы линейных аценов: особенности парофазного роста и некоторые свойства

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследований кристаллизации антрацена, тетрацена и пентацена в условиях парового физического транспорта в ростовых системах с одно- и двузонным тепловыми полями. Методами дифференциально-сканирующей калориметрии и термогравиметрического анализа исследованы особенности фазового поведения и термостабильность соединений с целью установления тепловых режимов возгонки веществ, обеспечивающих рост кристаллов без ущерба от химической деградации. Для ростовых систем с одно- и двузонным тепловыми полями определены условия для выращивания кристаллов сантиметрового масштаба (0.2–2 см). На основе выращенных кристаллов пентацена изготовлена серия полевых транзисторов в геометрии с верхними электродами стока/истока и верхним затвором и исследованы их электрические характеристики.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Кулишов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: adakyla1255@gmail.com
Россия, Москва

Г. А. Юрасик

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: adakyla1255@gmail.com
Россия, Москва

М. С. Лясникова

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: adakyla1255@gmail.com
Россия, Москва

А. С. Лесников

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: adakyla1255@gmail.com
Россия, Москва

В. А. Постников

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: postva@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Birks J.B. The Theory and Practice of Scintillation Counting. Pergamon Press Ltd, 1967. 662 с.
  2. Красовицкий Б.М., Болотин Б.М. Органические люминофоры. М.: Химия, 1984. 336 с.
  3. Butko V.Y., Chi X., Ramirez A.P. // Solid State Commun. 2003. V. 128. P. 431. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2003.08.041
  4. Takahashi T., Takenobu T., Takeya J., Iwasa Y. // Adv. Funct. Mater. 2007. V. 17. P. 1623. https://doi.org/10.1002/adfm.200700046
  5. Yu X., Kalihari V., Frisbie C.D. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 2005. https://doi.org/10.1063/1.2724895
  6. Bittle E.G., Biacchi A.J., Fredin L.A. et al. // Commun. Phys. 2019. V. 2. P. 29.
  7. https://doi.org/10.1038/s42005-019-0129-5
  8. Dong J., Yu P., Arabi S.A. et al. // Nanotechnology. 2016. V. 27. P. 1. https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/27/275202
  9. Kim H.S., Kim S., Koo J.Y., Choi H.C. // J. Mater. Chem. C. 2021. V. 9. P. 1911. https://doi.org/10.1039/d0tc04698a
  10. Давыдов А.С. Теория поглощения света в молекулярных кристаллах. Киев: Издательство Академии наук УССР, 1951. 176 с.
  11. Ambrosio F., Wiktor J., Landi A., Peluso A. // J. Phys. Chem. Lett. 2023. V. 14. P. 3343. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c00191
  12. Кулишов А.А. Особенности роста кристаллов линейных сопряженных молекул из гомологических семейств аценов и олигофениленов. Дис. … канд. физ.-мат. наук. М.: ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН, 2022.
  13. Kulishov A.A., Yurasik G.A., Grebenev V.V., Postnikov V.A. // Crystallography Reports. 2022. V. 67. P. 1001. https://doi.org/10.1134/S1063774522060153
  14. Постников В.А., Кулишов А.А., Юрасик Г.А., Лебедев-Степанов П.В. // Кристаллография. 2022. Т. 67. С. 652. https://doi.org/10.31857/S0023476122040130
  15. Laudise R., Kloc C., Simpkins P.G., Siegrist T. // J. Cryst. Growth. 1998. V. 187. P. 449. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(98)00034-7
  16. Postnikov V.A., Sorokina N.I., Lyasnikova M.S. et al. // Crystals. 2020. V. 10. P. 363. https://doi.org/10.3390/cryst10050363
  17. Lidberg R.L. “Time-of-Flight Investigation of Charge Carrier Mobilities in Oligoacene Single Crystals” PhD Thesis. University of Minnesota, 2017.
  18. Roberson L.B., Kowalik J., Tolbert L.M. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. P. 3069. https://doi.org/10.1021/ja044586r
  19. Jo S., Takenaga M. // Jpn. J. Appl. Phys. 2010. V. 49. P. 078002. https://doi.org/10.1143/JJAP.49.078002
  20. Jo S., Kajiwara K., Takenaga M. // Jpn. J. Appl. Phys. 2014. V. 53. P. 115506. https://doi.org/10.7567/JJAP.53.115506
  21. Postnikov V.A., Kulishov A.A., Yurasik G.A. et al. // Crystals. 2023. V. 13. P. 999. https://doi.org/10.3390/cryst13070999
  22. Park C., Park J.E., Choi H.C. // Acc. Chem. Res. 2014. V. 47. P. 2353. https://doi.org/10.1021/ar5000874
  23. Courté M., Ye J., Jiang H. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. P. 19855. https://doi.org/10.1039/d0cp03109g
  24. Постников В.А., Сорокина Н.И., Кулишов А.А. и др. // Кристаллография. 2023. Т. 68. С. 120. https://doi.org/10.31857/S0023476123010228
  25. Nečas D., Klapetek P. Gwiddion: 2.59.
  26. De Boer R.W.I., Gershenson M.E., Morpurgo A.F., Podzorov V. // Phys. Status Solidi Appl. Res. 2004. V. 201. P. 1302. https://doi.org/10.1002/pssa.200404336
  27. Kahouli A. // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. P. 064103. https://doi.org/10.1063/1.4752022
  28. Tsumura A., Koezuka H., Ando T. // Appl. Phys. Lett. 1986. V. 49. P. 1210. https://doi.org/10.1063/1.97417
  29. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1978. 392 с.
  30. Fulem M., Laštovka V., Straka M. et al. // J. Chem. Eng. Data. 2008. V. 53. P. 2175. https://doi.org/10.1021/je800382b.
  31. Чернов А.А., Гиваргизов Е.И., Багдасаров Х.С. и др. Современная кристаллография. Т. 3. Образование кристаллов. М.: Наука, 1980.
  32. Постников В.А., Кулишов А.А., Лясникова М.С. и др. // Кристаллография. 2021. Т. 66. С. 494. https://doi.org/10.31857/s0023476121030206

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Профили температурного поля внутри ростовой печи с одной (а) и двумя (б) тепловыми зонами

Скачать (226KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема устройства ОПТ (а), оптическое изображение ОПТ на основе монокристалла пентацена перед нанесением электрода затвора (б)

Скачать (221KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кривые ТГА (сплошные) и ДСК (пунктир) антрацена (1), тетрацена (2) и пентацена (3)

Скачать (111KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кристаллы антрацена, осажденные при разных температурах источника (съемка при УФ-освещении) на Al-фольге при TS = 403K (а) и TS = 443 K (б); распределение осажденных кристаллов антрацена на поверхности кварцевой трубки после ростового цикла при TS = 433 К (выделенная пунктиром область справа – увеличенное изображение зоны осаждения кристаллов вблизи источника) (в)

Скачать (303KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Топографические АСМ-изображения поверхности развитой грани кристаллов антрацена: а – участок поверхности со ступенями роста высотой 6–8 нм; б – участок поверхности с элементарной ступенью роста высотой ~1 нм. На изображениях показаны профили ступеней роста высотой ~3 (а) и ~1 нм (б)

Скачать (268KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изображения кристаллов тетрацена, выращенных при разных температурах источника TS: 513 (а), 533 (б) и 553K (в)

Скачать (478KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Конфокальное (а) и топографическое АСМ-изображение (б) участков поверхности кристалла тетрацена, выращенного при TS = 488 К. На АСМ-изображении показан профиль поверхности с отмеченной ступенью высотой ~18 нм

Скачать (191KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Кристаллы пентацена, осажденные на фольгу (TS = 563 K). Вверху указаны расстояния от центра источника с веществом

Скачать (640KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Распределение средней плотности кристаллов антрацена (а) и тетрацена (б) в градиентном тепловом поле при разных температурах источника. Максимумы 1 и 2 характеризуют области осаждения наиболее крупных и мелких кристаллов соответственно

Скачать (287KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимость от температуры источника усредненных значений длины и скорости роста кристаллов антрацена (а) и тетрацена (б) в однозонном тепловом поле

Скачать (119KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Схематическая фазовая диаграмма для объяснения особенностей кристаллизации кристаллов из пара в градиентном поле температуры; сплошная кривая – линия фазового равновесия кристалл–пар, пунктирная – граница области метастабильности пересыщенного пара, черные стрелки указывают путь кристаллизации

Скачать (107KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Переохлаждение пара (ΔT1 = TS – Tm1) над скоплением крупных кристаллов антрацена (а) и тетрацена (б) как функция температуры источника

Скачать (91KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Распределение кристаллов антрацена в ростовой кварцевой трубе после экспериментального цикла в двузонном тепловом поле (T1 = 433, T2 = 373 K) (а); наиболее крупные кристаллы антрацена, выращенные при T2 = 373 (б), T2 = 383 (в) и T2 = 393 K (г); изображение области осаждения наиболее крупных кристаллов между двумя зонами при 403 K (д). Фотографии сделаны при УФ-освещении

Скачать (293KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Зависимость усредненных значений толщины (1) и длины (2) кристаллов антрацена от перепада температур ΔT1,2 между зонами (T1 = 433 К)

Скачать (87KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Распределение кристаллов тетрацена в ростовой трубе после экспериментального цикла в двузонном тепловом поле (T1 = 533, T2 = 463 К) (а); б, в – увеличенные изображения участков ростовой трубы в окрестностях, отмеченных стрелками I и II соответственно на верхней фотографии; г – самый крупный из полученных кристаллов тетрацена; д – увеличенное изображение участка края кристалла, представленного на рис. (г)

Скачать (347KB)
Метаданные
17. Рис. 16. Кристаллы пентацена, выращенные в двузонном тепловом поле при Т1 = 553 К: фрагменты кристалла, выращенного при Т2 = 493 К в течение 72 ч (а) и увеличенное изображение его края (б); кристаллы, выращенные при Т2 = 513 К в течение 120 ч (в) и увеличенное изображения краевого участка одного из кристаллов (г)

Скачать (671KB)
Метаданные
18. Рис. 17. Топографическое АСМ-изображение участка поверхности кристалла пентацена, выращенного при T2 = 493 К. На вставке вверху – увеличенное изображение выделенной внизу белым пунктиром области с островком высотой ~2.5 нм

Скачать (231KB)
Метаданные
19. Рис. 18. Передаточные (а) и выходные (б) вольт-амперные характеристики ОПТ на основе монокристалла пентацена

Скачать (175KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024